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电力运行安全,配电网的安全运行

来源::未知 | 作者:admin | 本文已影响

针对2005年雷电地点较为集中,雷击伤害程度大、时间长、雨量大的特点,统计了35 kV架空线路发生的故障率比往年高,损坏的程度比往年严重,通过对雷害的分析,提出了35 kV架空线路防雷的措施,达到减少架空线路雷击跳闸事故的目的,保证线路的安全运行和对用户不间断地供电。

  1 35 kV线路现状

南京供电公司共有35 kV线路39条,线路长度约350 km,半数以上的线路处于丘林地带的小山区和水网平坦地带,线路起始两端1~2 km的线路架设架空地线,线路中间绝大多数的线路长度无架空地线,杆塔采用金属或混凝土。

2 35 kV线路雷击统计

2005 年6月15日至8月4日共发生24起35 kV线路雷击故障,重合成功17次;试送成功4次;设备故障3次。6月15日1:12分,35 kV八四线断路器速断动作,4#和5#顶线被雷击而断线,线路处于空旷地带;7月30日15:08分,35 kV长芦断路器速断保护动作,55#耐张塔顶线跳线被雷击中断开,顶线与一边线合成绝缘子被雷击,杆塔位于平地;8月4日20:09分,35 kV瓜埠线断路器速断保护动作,18#直线杆顶线(黄)、边线(绿)被雷击,顶线与一边线防污瓷绝缘子被雷击碎,顶线雷击断线,杆位于空旷地带且地势较高。

3 雷击区和遭遇雷击的线路

根据多年运行经验分析,架空线路故障一半以上是雷击引起的,所以防止雷击跳闸可大大降低架空线路的故障,进而降低电网中事故的发生频率,确定雷击区和易遭雷击的线路及杆塔,便于针对性地做好防雷工作,确保线路的安全运行。

4 雷害的形式

为了防止雷击电气设备而发生事故,通过对雷击区的确定,进而对35 kV线路采取针对性的防护措施,使其免受雷击,或击而不闪,闪而不弧,从而保证了电气设备的安全和稳定的供电。
雷击造成的事故称为雷害事故,雷击引起线路闪络,一般有两种形式。
4.1 反击
雷电击在杆塔或避雷线上,此时作用在线路绝缘上的电压达到或超过其冲击放电电压,则发生自杆塔到导线的线路绝缘反击。其电压等于杆塔与导线间的电位差。雷击杆塔时,最初几乎全部电流都流经杆塔及其接地装置,随着时间的增加,相邻杆塔参与雷电流泄放入地的作用愈来愈大,从而使被击杆塔电位降低。为此,要求提高 35 kV线路无架空地线的绝缘水平外,应降低线路架空地线接地电阻。
4.2 绕击
雷电直接击在相线上。电击的概率与雷电在架空线路上的定向和迎面先导的发展有关,若迎面先导自导线向上发展,就将发生绕击。一般与导线的数目和分布,邻近线路的存在,导线在档距中的弛度及其它几何因素等都有关系。为此,要求加强线路绝缘、降低杆塔的接地电阻,重雷区的线路架设耦合地线等。
对于35 kV无架空地线的线路,雷击概率很高。雷电流相当大时,则雷击电压过高,就近通过支持绝缘子对地放电,形成闪络,严重时引起线路断线、绝缘子击穿等故障。

5 雷害事故的判别及特征

5.1 容易遭受雷击的地段的杆塔
·山顶的高位杆塔或向阳半坡的高位杆塔;
·傍山又临水域地段的杆塔;
·山谷迎风气流口上的杆塔;
·处于两种不同土壤电阻率的土壤接合部的杆塔。
5.2 根据雷害特点进行判别
反击的特征:
·杆塔的耐雷水平很低时;
·接地电阻大,同一杆塔有多相闪络;
·闪络杆塔在易受雷击地区,历年落雷频繁;
·相邻的杆塔可能同时闪络(但不同相)。
绕击的特征:
·杆塔处于易受雷击地区,历年落雷频繁;
·杆塔的耐雷绝缘水平设计很高;
·接地电阻很小,同一杆塔发生多相闪络;
·一基杆塔或相邻两基杆塔的顶相或同一边相闪络;
·山区较高的杆塔,相邻两基中相或边相闪络。

6 35 kV架空输电线路的防雷保护

架空线路每年要经受几次到几十次的雷击,雷电击中导线时,伴随着很大的电流流过,在相导线上所产生的冲击电压会达到绝缘不能承受的高电压。
35 kV中性点绝缘系统的线路常采用金属或混凝土电杆,因为这些线路的绝缘强度很低,实际上任何一次击中架空地线的雷电,都可以引起从地线到导线的反击,故在这些线路上采用避雷线是不合适的,一般只在进出线两端安装一小段,对这些线路来说,最有效的提高耐雷水平的措施,是装设避雷针、避雷器和保护间隙,雷区活动频繁的线路,应使用耦合架空地线。
架空线路雷害事故的形成通常要经历四个阶段:架空线路受到雷电过电压的作用;架空线路受到闪络;输电线路从冲击闪络转变为稳定的工频电压;线路跳闸,供电中断。针对雷害事故形成的四个阶段,必须采取“四道防线”以可靠的防雷措施,保证线路供电安全。
保护线路导线不遭受直接雷击。可采用避雷线、避雷针或将架空线路改为电缆线路。
架设避雷线是架空线路防雷保护的最基本和最有效的措施。避雷线的主要作用是防止雷电直击导线,同时还具有以下作用:①分流作用,以减小流经杆塔的雷电流,从而降低塔顶电位;②通过对导线的耦合作用可以减小线路绝缘子的电压;③对导线的屏蔽作用还可以降低导线上的感应过电压。
在无避雷线的线路段,且多雷区及易击点或在山顶高位的杆塔,可在杆塔顶部装设避雷针,作为防雷保护,但应改善杆塔的接地。
避雷线受雷击后不应使线路绝缘发生闪络,需降低线路杆塔的接地电阻,或适当加强线路绝缘,对个别杆塔可使用避雷器,雷区活动频繁的线路地段应架设耦合架空地线。
降低线路杆塔的接地电阻,可利用:①增加接地极的埋深和数量;②外引接地线到附近的池塘河流中,装设水下接地网;③换用电阻率较低的土壤;④在接地极周围施加降阻剂等办法。
对于山顶上且高土壤电阻率无避雷线的杆塔和横担接地,并采用连续伸长接地体将每基杆塔的接地装置连接起来的措施,如图1所示,形成一条低电阻通道,可以防止杆塔顶部和杆塔附近的地面突出物的雷电场强发生畸变,即防止线路遭受雷击,同时提高了线路杆塔的平均高度,减少了杆塔、避雷线等投资费用。

适当加强线路绝缘,及时更换线路的零值瓷绝缘子,对雷区的直线杆塔,在保证导线对地安全距离和对杆塔各部件空气间隙的条件下,每相加一片绝缘子增加线路的绝缘,使线路能够耐受感应雷。
为防止雷电绕击线路,对于雷区活动频繁的线路地段应架设耦合地线,即在35 kV线路原有避雷线的基础上,在下层导线的下方3 m处架设一条架空地线,但要考虑到对地的安全距离,其目的是防止雷电绕击线路,保证线路的正常运行。
线路绝缘受冲击发生闪络不能使线路转变为两相短路故障,不导致跳闸,就是使输电线路发生闪络后,不建立稳定的工频电弧,或减少线路绝缘上的工频电场强度。
采用自动重合闸装置,或用双回路供电,线路即使跳闸也不至于中断供电。
对35 kV线路采用自动重合闸装置,消除雷击及其它引起的瞬间故障,是减少事故停电的一种措施,同时防止系统故障扩大。
35 kV及以上变电站和重要用户的供电,应采用双回路供电方式,但双回路线路应采用不平衡的绝缘方式,即一条线路采用悬式绝缘子,另一条线路采用合成绝缘子,保证线路被雷击或发生严重污闪事故后,不至于两条线路同时停电,增加线路耐雷、耐污能力,确保供电的延续性。

7 结语

通过对雷电的观察,主要是雷击地点较为集中时,雷击伤害程度大、时间长、雨量大,由于对线路做了大量的防洪、防雷的前期准备工作,所以在雷雨发生时,110 kV及以上线路未发生跳闸故障,但35 kV架空线路发生的故障比往年多,损坏的程度较往年严重,通过对雷害的分析,提出35 kV架空线路防雷的措施,不断地总结35 kV架空线路和无避雷线的线路防雷经验,达到减少35 kV架空线路雷击跳闸事故的目的,保证线路的安全运行和对用户不间断地供电。


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